Un nuovo studio sfida le teorie sui buchi neri
Un nuovo studio sfida le teorie sui buchi neriUn recente studio condotto da un team internazionale di astronomi, tra cui ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT), ha portato alla scoperta di un buco nero di dimensioni ridotte che orbita attorno a un buco nero supermassiccio situato al centro di una galassia distante circa 800 milioni di anni luce dalla Terra. Questa scoperta ha messo in discussione le teorie convenzionali sui dischi di accrescimento dei buchi neri, suggerendo che tali sistemi dinamici potrebbero essere più comuni di quanto si pensasse in precedenza.
Un comportamento inaspettato
Il buco nero supermassiccio in questione ha mostrato un comportamento insolito, emettendo getti di gas ogni 8,5 giorni prima di ritornare al suo stato normale e silenzioso. Questi “singhiozzi” periodici rappresentano un fenomeno mai osservato prima nei buchi neri. Gli scienziati ritengono che la spiegazione più probabile per questi sbuffi di gas derivi dalla presenza di un secondo buco nero di dimensioni inferiori che orbita attorno al buco nero centrale, espellendo materiale dal disco di gas del buco nero più grande ogni 8,5 giorni.
Una sfida alle teorie sui buchi neri
I risultati dello studio, pubblicati il 27 marzo sulla rivista Science Advances, mettono in discussione l’immagine convenzionale dei dischi di accrescimento dei buchi neri, che gli scienziati ritenevano fossero dischi relativamente uniformi di gas che ruotano attorno a un buco nero centrale. I nuovi risultati suggeriscono che i dischi di accrescimento potrebbero essere più vari nei loro contenuti, contenendo potenzialmente altri buchi neri e persino intere stelle.
Un sistema “usalo o perdilo”
La scoperta è emersa da un rilevamento automatizzato effettuato da ASAS-SN (All Sky Automated Survey for SuperNovae), una rete di 20 telescopi robotici situati in varie località dell’emisfero settentrionale e meridionale. Questi telescopi esaminano automaticamente l’intero cielo una volta al giorno alla ricerca di segni di supernove e altri fenomeni transitori.
Nel dicembre del 2020, il sondaggio ha individuato un lampo di luce in una galassia a circa 800 milioni di anni luce di distanza. Quella particolare parte del cielo era stata relativamente tranquilla e buia fino alla rilevazione dei telescopi, quando la galassia si è improvvisamente illuminata di un fattore di 1.000. Pasham, che aveva notato la rilevazione riportata in un avviso della comunità, ha deciso di concentrarsi sul bagliore con il NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) di NASA, un telescopio a raggi X a bordo della Stazione Spaziale Internazionale che monitora continuamente il cielo alla ricerca di esplosioni di raggi X che potrebbero segnalare attività da stelle di neutroni, buchi neri e altri fenomeni gravitazionali estremi.
Un “pugno” nel disco di gas
Mentre cercava una spiegazione per i cali periodici, Pasham si è imbattuto in un recente articolo di fisici teorici della Repubblica Ceca. I teorici avevano ipotizzato separatamente che sarebbe stato possibile, in teoria, per un buco nero supermassiccio centrale ospitare un secondo buco nero di dimensioni molto più piccole. Quest’ultimo potrebbe orbitare a un angolo rispetto al disco di accrescimento del suo compagno più grande.
Come proposto dai teorici, il secondo buco nero avrebbe periodicamente perforato il disco del buco nero primario durante la sua orbita, rilasciando un getto di gas, come un’ape che vola attraverso una nuvola di polline. Potenti campi magnetici, a nord e a sud del buco nero, potrebbero poi lanciare il getto verso l’alto e fuori dal disco. Ogni volta che il buco nero più piccolo perforava il disco, avrebbe espulso un altro getto, seguendo un modello regolare e periodico. Se quel getto fosse stato diretto verso un telescopio osservatore, avrebbe potuto osservare il getto come un calo dell’energia complessiva della galassia, bloccando brevemente la luce del disco di tanto in tanto.
Il team ha condotto numerose simulazioni per testare i cali periodici. La spiegazione più probabile, concludono, è un nuovo tipo di sistema “Davide e Golia”: un buco nero di massa intermedia, che si muove velocemente attorno a un buco nero supermassiccio.
“Questo è un esempio brillante di come utilizzare i detriti di una stella distrutta per illuminare l’interno di un nucleo galattico che altrimenti rimarrebbe oscuro. È come usare un colorante fluorescente per trovare una perdita in un tubo”, afferma Richard Saxton, un astronomo a raggi X del Centro Europeo di Astronomia Spaziale (ESAC) a Madrid, che non è stato coinvolto nello studio. “Questo risultato mostra che i binari di buchi neri supermassicci molto vicini potrebbero essere comuni nei nuclei galattici, il che è uno sviluppo molto eccitante per i futuri rilevatori di onde gravitazionali”.
Il meteo cosmico, in questo caso, si rivela essere molto più complesso e dinamico di quanto si pensasse, aprendo nuove prospettive di ricerca e osservazione nel campo dell’astrofisica.